楊寶華

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變電站是十分重要的環(huán)節(jié)。將變電站與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化運(yùn)行。這對(duì)變電站中的繼電保護(hù)提出更高的要求。隨著繼電保護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)自動(dòng)化勢(shì)在必行，為了提升其可靠性，就需要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行改進(jìn)。本文主要對(duì)35kV變電站的自動(dòng)化繼電保護(hù)的應(yīng)用與改造進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：35kV變電站；自動(dòng)化；繼電保護(hù)

自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)中嶄露頭角，發(fā)揮著重要的作用。目前，自動(dòng)化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用亦不容忽視。以變電站為例，自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用變電站的過程中，自動(dòng)化繼電保護(hù)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。繼電保護(hù)的好壞將直接關(guān)系到變電站能否正常、安全運(yùn)行。由于繼電保護(hù)是基于自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)之上，這就需要探討對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)下繼電保護(hù)裝置的改進(jìn)，從而真正提高變電站的安全系數(shù)。

一、繼電保護(hù)的概述

（1）繼電保護(hù)內(nèi)涵。

在變電站運(yùn)行的過程中，需要相應(yīng)的保護(hù)裝置，從而保障變電站可以安全運(yùn)行，即使發(fā)生事故也可以通過有效的裝置確保變電站與電氣設(shè)備安全運(yùn)行，而這就是繼電保護(hù)的主要任務(wù)。作為一種自動(dòng)裝置，繼電保護(hù)不僅可以有效保護(hù)供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性，還可以對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以信號(hào)報(bào)警的方式提醒故障，并通過自動(dòng)化的方式排除故障。與此同時(shí)，繼電保護(hù)還可以對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，找到其存在的問題，一旦發(fā)生事故，就可以自動(dòng)斷開電氣設(shè)備元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和電路的保護(hù)。繼電保護(hù)的特點(diǎn)就是自動(dòng)、智能，對(duì)故障反應(yīng)和處理十分迅速，一旦發(fā)現(xiàn)有異常的現(xiàn)象，就可以在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的過程中斷開斷路器，排查故障。繼電保護(hù)的基礎(chǔ)構(gòu)造是電氣設(shè)備物理量的變化，基本要求為可靠性、靈敏性、選擇性以及速動(dòng)性。

（2）繼電保護(hù)的發(fā)展。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電保護(hù)隨機(jī)逐漸發(fā)展起來。20世紀(jì)初，繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)，開創(chuàng)了繼電保護(hù)的歷史。自20世紀(jì)50年代以后的四十年里，繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)了從電磁式保護(hù)裝置到晶體管式繼電保護(hù)裝置、到集成電路繼電保護(hù)裝置、再到微機(jī)繼電保護(hù)裝置的改變。進(jìn)入21世紀(jì)，繼電保護(hù)則隨著各種技術(shù)的發(fā)展而得到了進(jìn)一步完善，與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，使得繼電保護(hù)更加網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化。

二、繼電保護(hù)的配置方案

繼電保護(hù)的配置通常有兩種方案，一是常規(guī)保護(hù)配置，二是集中式保護(hù)配置。

（1）常規(guī)保護(hù)配置。

常規(guī)保護(hù)配置方案主要是針對(duì)不同其保護(hù)對(duì)象進(jìn)行配置，主要包括變壓器保護(hù)、饋線保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)等等。在原有的保護(hù)配置中，部分插件會(huì)通過更換，從而改進(jìn)成以數(shù)據(jù)采集為主要方式的光纖通信接口和其他通信、光纖接口，原有裝置的交流量輸入插件、CPU插件的模擬量處理以及I/O接口都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的更換，充分實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)數(shù)字化。這就是常規(guī)保護(hù)配置方案。

（2）集中式保護(hù)配置。

集中式保護(hù)裝置主要是以光纖為基礎(chǔ)，基于IEC61850規(guī)約等一系列現(xiàn)代數(shù)字通信研發(fā)。該裝置是將保護(hù)和控制統(tǒng)籌整理，實(shí)現(xiàn)一體化管理，這樣就可以將變電站的所有信息進(jìn)行整合，通過同一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該配置的保護(hù)。集中式保護(hù)裝置方案具有較強(qiáng)的靈活性，一方面可以保護(hù)變電站及其許多設(shè)備，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)良好的控制。

三、35kV變電站自動(dòng)化繼電保護(hù)配置分析

35 kV變電站自動(dòng)化繼電保護(hù)配置若要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)，需要考慮設(shè)備選型，因?yàn)樵O(shè)備質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置是否可靠。對(duì)于35 kV變電站自動(dòng)化繼電保護(hù)配置而言，其設(shè)備選型要考慮到保護(hù)、監(jiān)控與測(cè)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)所有設(shè)備的控制，從而確保其功能的順利實(shí)現(xiàn)。

（1）采用先進(jìn)主變壓器保護(hù)裝置。

為了實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的配置選型合理，要采用先進(jìn)的主變壓器保護(hù)裝置，尤其要對(duì)主保護(hù)與后保護(hù)被控裝置合理考慮，使其能夠?qū)崿F(xiàn)遙控、遙信和遙測(cè)等功能。繼電保護(hù)裝置會(huì)對(duì)變電站進(jìn)行有效保護(hù)，確保變電站可以安全運(yùn)行。

（2）選用保護(hù)進(jìn)線開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的線路保護(hù)裝置 。

在繼電保護(hù)裝置的改進(jìn)中，還要選擇保護(hù)進(jìn)線開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的線路保護(hù)裝置，這是因?yàn)槔^電保護(hù)裝置不僅要實(shí)現(xiàn)一般的自動(dòng)、智能化功能，還要實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)、限過流保護(hù)以及過負(fù)載功能。

（3）采用保護(hù)電容器的保護(hù)裝置 。

要對(duì)電容器開展保護(hù)，一般會(huì)采取集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，從過電壓保護(hù)以及饋線保護(hù)著手，實(shí)現(xiàn)電容器的正常、安全運(yùn)行。

四、35 kV變電站的自動(dòng)化繼電保護(hù)策略

（1）對(duì)設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

設(shè)計(jì)裝置的時(shí)候，需要考慮到裝置的外部環(huán)境是否有所變化，環(huán)境條件是否可以滿足裝置的運(yùn)行需求。不管是高溫還是低溫，干燥還是潮濕，這些類型的環(huán)境都需要確保裝置可正常工作。確定裝置的安全系數(shù)，考慮到不同環(huán)境下的運(yùn)行結(jié)果都可以符合要求，因此安全系數(shù)一定要準(zhǔn)確。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化繼電保護(hù)，要對(duì)裝置進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，不斷減少零部件，實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，這樣就可以減少系統(tǒng)故障的概率。

（2）科學(xué)運(yùn)用冗余技術(shù)。

作為一種針對(duì)系統(tǒng)的可靠性提升的專用技術(shù)，冗余技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型，繼而發(fā)揮出其效果。在繼電保護(hù)裝置中，要充分應(yīng)用冗余資源，除了軟硬件之外，還有信息與時(shí)間的資源，這樣可以保證雙系統(tǒng)保障技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。采用合理的冗余技術(shù)可以對(duì)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分采取有效保護(hù)，對(duì)于其薄弱環(huán)節(jié)可以采取更加針對(duì)性的保護(hù)。

運(yùn)用冗余技術(shù)，針對(duì)軟件系統(tǒng)好硬件系統(tǒng)可以采取有針對(duì)性的保護(hù)。從軟件系統(tǒng)角度來看，采用的冗余技術(shù)主要有信息保護(hù)技術(shù)、系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)以及防火墻技術(shù)，從而有效保護(hù)設(shè)備裝置。從硬件角度來看，建立冗余結(jié)構(gòu)后，還要正確應(yīng)用，利用復(fù)雜的編碼檢錯(cuò)與增加信息位數(shù)進(jìn)行信息冗余，對(duì)錯(cuò)誤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾正。時(shí)間冗余是利用裝置的可預(yù)測(cè)特點(diǎn)，從而預(yù)測(cè)、檢測(cè)故障，并及時(shí)進(jìn)行處理?？茖W(xué)運(yùn)用冗余技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件、硬件、信息、時(shí)間四者冗余的充分協(xié)調(diào)，就可以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行。

（3）不斷提升軟件設(shè)計(jì)水平。

提升軟件設(shè)計(jì)的水平，可以提升軟件的可靠性。每一個(gè)軟件產(chǎn)品都應(yīng)該具備在特定時(shí)間和條件下的功能，實(shí)現(xiàn)這種功能則需要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到用戶的需求，做到以人為本，實(shí)現(xiàn)簡單、方便的操作。為了提高運(yùn)行效率，還要在設(shè)計(jì)時(shí)融入正確的算法與處理結(jié)構(gòu)。編寫代碼時(shí)更要確保其合理，科學(xué)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)糾正，從而避免發(fā)生不必要的問題。此外，還要不斷完善軟件系統(tǒng)的自我查詢和修復(fù)功能，提高軟件系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)軟件的正常運(yùn)行。

（4）提高技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。

隨著繼電保護(hù)裝置的不斷發(fā)展，其技術(shù)也在與時(shí)俱進(jìn)，對(duì)技術(shù)人員的素質(zhì)提出了更高的要求。一方面要加大技術(shù)人員的培訓(xùn)力度，提升其專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，使其具備更高的綜合素質(zhì)；另一方面要培養(yǎng)技術(shù)人員具備良好的職業(yè)道德和工作熱情，對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，具有強(qiáng)烈的使命感，善于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

（5）定期做好檢查。

對(duì)繼電保護(hù)裝置開展定期檢查，一方面是找到存在的安全隱患，將問題扼殺在搖籃里；另一方面是減少臨時(shí)停電引起的保護(hù)裝置無法正常運(yùn)行的狀況。要根據(jù)裝置的具體情況，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)開展定期檢查，減少問題的發(fā)生。此外，在一到兩年之內(nèi)，需要開展一次整組性試驗(yàn)，方便繼電保護(hù)運(yùn)行性能的穩(wěn)定發(fā)揮。在三到四年之內(nèi)，則需要對(duì)關(guān)鍵部分的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，及時(shí)找到問題所在。

五、繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大，繼電保護(hù)裝置也需要做到與時(shí)俱進(jìn)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置對(duì)于大面積停電事故無能為力，這就需要考慮到故障元件被繼電保護(hù)裝置排除后，系統(tǒng)所呈現(xiàn)的狀況和特征，從而在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)繼電保護(hù)的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置的配置方案要考慮到相關(guān)設(shè)備的承變能力。

（1）計(jì)算機(jī)化。

隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)則需要借助其強(qiáng)大的功能提高自身的功能。繼電保護(hù)裝置要具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和通信能力，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)共享，這就相當(dāng)于一臺(tái)計(jì)算機(jī)所具備的功能。由此可見，繼電保護(hù)裝置正在邁向計(jì)算機(jī)化。

（2）網(wǎng)絡(luò)化。

在數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達(dá)的今天，信息傳播速度越來越快，也因此影響到繼電保護(hù)裝置。目前，除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，繼電保護(hù)裝置基本可以反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。由于繼電保護(hù)的目的是找到故障元件，進(jìn)行有效排查，因此，其作用不能僅限于切除故障和減小事故范圍，還要保證電力系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)大面積的停電事故。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，就要實(shí)現(xiàn)每個(gè)保護(hù)單元可以共享整個(gè)系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)，包括故障數(shù)據(jù)，這樣才能實(shí)現(xiàn)裝置的協(xié)調(diào)動(dòng)作，齊力確保電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。而這離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化。

（3）智能化。

目前，電網(wǎng)已經(jīng)走進(jìn)智能化時(shí)代，相應(yīng)的，就會(huì)對(duì)繼電保護(hù)提出更高的要求。在智能電網(wǎng)中，包含著通信技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)施監(jiān)控，然后將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，這樣就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析。對(duì)于繼電保護(hù)裝置而言，一方面要保護(hù)相應(yīng)的運(yùn)行信息，還要與其他設(shè)備的運(yùn)行信息相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確識(shí)別和對(duì)故障的迅速隔離，避免更加嚴(yán)重的故障發(fā)生。

依托計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信技術(shù)，繼電保護(hù)裝置可以發(fā)揮著如同計(jì)算機(jī)一樣的作用，不僅可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)與控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)法測(cè)量和數(shù)據(jù)通信，可作為電力系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能終端，并將其所獲得的任何信息數(shù)據(jù)加以智能分析和迅速判斷，還能夠?qū)⑵浔Ｗo(hù)的元件信息數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心和某一終端。

六、結(jié)語

綜上所述，本文主要探討了繼電保護(hù)裝置在35 kV變電站的應(yīng)用和改進(jìn)策略，旨在說明提高自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的可靠性對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有很重要的作用。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，繼電保護(hù)裝置將會(huì)越發(fā)先進(jìn)，可靠，可以迅速排查故障，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高效運(yùn)行。

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